Чиркин, Алексей Александрович. Методика оптимизации параметров передвижных дробильно-перегрузочных установок для комплексов циклично-поточной технологии

Краткое описание

Чиркин, Алексей Александрович. Методика оптимизации параметров передвижных дробильно-перегрузочных установок для комплексов циклично-поточной технологии : диссертация ... кандидата технических наук : 05.15.03.- Екатеринбург, 2000.- 189 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-5/863-0

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИИ НАУК УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА
На правах рукописи
Чиркин Алексей Александрович
УДК 622.271.3.06:658.527”75”
МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДВИЖНЫХ
ДРОБИЛЬНО-ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ КОМПЛЕК-
СОВ ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Специальность 05.15. 03 - "Открытая разработка
месторождений полезных ископаемых "
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата
технических наук
Научный руководитель доктор технических наук, член-корреспондент РАН, профессор Яковлев В. Л.
Екатеринбург 2000
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДРОБИЛЬНО¬
ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ ПУНКТОВ В СХЕМАХ ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 10
1.1. Современное состояние циклично-поточной технологии 10
1.2. Особенности применения дробильно-перегрузочных пунктов
в существующих схемах циклично-поточной технологии 21
1.3. Опыт проектирования и внедрения передвижных дробильно-перегрузочных установок 27
1.4. Выводы 41
1.5. Цели и задачи исследования 42
2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕГРУ¬
ЗОЧНЫХ ПУНКТОВ ПРИ АВТОМОБИЛЬНО-КОНВЕЙЕРНОМ ТРАНС - ПОРТЕ 44
2.1. Теоретические исследования по определению техноло¬гических параметров дробильно-перегрузочных пунктов 44
2.2. Анализ методов определения производительности
перегрузочных пунктов 44
2.3. Анализ методов определения вместимости приемных
бункеров перегрузочных пунктов 48
2.4. Размеры площадок для размещения дробильно¬перегрузочных пунктов при циклично-поточной
технологии 53
2.5. Выводы по разделу 61
3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛО¬
ГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДВИЖНЫХ ДРОБИЛЬНО-ПЕРЕ-ГРУЗОЧНЫХ УСТАНОВОК 63
з
3.1. Общий подход к определению параметров площадок
для размещения дробильно-перегрузочных устано¬вок в карьере 63
3.2. Исследование работы передвижной дробильно-пере¬грузочной установки в схеме циклично-поточной
технологии 66
3.2.1. Определение пропускной способности системы
“автосамосвалы-разгрузочная площадка” 69
3.2.2. Определение пропускной способности системы “разгрузочная площадка-дробильно-перегрузочная
установка” 71
3.2.3. Определение функции распределения времени между
разгрузками автосамосвалов, 75
3.3. Определение параметров площадки для перед¬вижных ДНУ при размещении оборудования на
горизонте установки 77
3.4. Параметры площадок для размещения передвижных
дробильно-перегрузочных установок в карьере ... 86
3.5. Выводы по разделу 99
4. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКТИВНОМУ ИСПОЛНЕНИЮ, СОСТАВУ
И ОСНОВНЫМ ПАРАМЕТРАМ ОБОРУДОВАНИЯ ПЕРЕДВИЖНОЙ ДРОБИЛЬНО-ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ УСТАНОВКИ 101
4.1. Технические предпосылки создания передвижных дробильно-перегрузочных установок для открытых
горных работ 101
4.2. Основные принципы создания передвижных дробильно¬перегрузочных установок 103
4.2.1. Обоснование состава оборудования и типа компо-новочной схемы передвижной дробильно-перегрузоч-
ной установки 105
4.3. Требования к типоразмерному ряду производитель¬
ности передвижных дробильно-перегрузочных уста¬новок 112
4.4. Оборудование для дробильно-перегрузочных
установок 120
4.4.1. Дробилки крупного дробления 120
4.4.2. Питатели 124
4.4.3. Грохотильное оборудование 127
4.5. Требования к параметрам гусеничного транспортера 129
4.6. Определение продолжительности переноса дробиль¬но перегрузочной установки 132
4.7. Передвижная дробильно-перегрузочная установка
с независимым монтажом модулей 143
4.8. Дробильно-перегрузочный комплекс - выполненный в
виде одного конструктивного модуля 150
4.9. Методика расчета технико-экономических показате¬лей по процессу дробления в системах ЦПТ 154
4.9.1. Алгоритм расчета основных показателей по процессу
дробления горной массы на ДІЛІ 158
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 169
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 174
ПРИЛОЖЕНИЕ 188
ВВЕДЕНИЕ
Особенностью открытого способа разработки месторождений является постоянное понижение горных работ, что сопровождается усложнением гор-нотехнических условий и оказывает негативное влияние на технико-экономические показатели добычи полезного ископаемого. Проектная глуби¬на отечественных рудных карьеров достигает 300-500м при годовой произво¬дительности по горной массе 60-140 млн.т. [10,16,82]. При эксплуатации глу¬боких карьеров в связи с ухудшением горнотехнических условий разработки: снижается производительность горно-транспортного оборудования в связи с увеличением расстояния транспортирования, усложнением трасс движения, увеличением числа транспортных горизонтов, уменьшается производитель¬ность экскаваторов, изменяются физико-механические свойства горных по¬род; уменьшаются геометрические параметры глубоких горизонтов в плане, усложняется работа погрузочно-транспортного оборудования; ухудшаются условия устойчивости бортов карьеров, что снижает темпы углубки, и затруд¬няет создание безопасных условий разработки; значительно ухудшаются са-нитарно-гигиенические условия при разработке глубоких горизонтов, и за-трудняются условия эксплуатации горно-транспортного оборудования [16].
За последнее десятилетие горные работы на карьерах понизились на 35¬50 м, а удельный вес добычи руды с горизонтов ниже 250 м увеличился. Эта тенденция сохранится и в перспективе: в 2000г на карьерах глубиной 300 м и более намечается добывать 65 % руды, 2005г.- 70 %. На горизонтах глубиной 350 и более метров будет добываться до 50 % общих объемов руды.
Специфической особенностью открытой добычи полезных ископаемых, является непрерывное перемещение объектов производства во времени и про-странстве, что в совокупности с зависимостью основных технико-экономических показателей от глубины работ определяет проблему, изыска-ния путей совершенствования технологии горных работ. Одним из перепек-

тивных направлений отработки глубоких горизонтов, является применение циклично-поточной технологии [106,116-118,107]. Основные вопросы цик-лично-поточной технологии разработаны и нашли отражение в трудах акаде¬миков Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого, Н.Н. Мельникова, член-корр. АН СССР А.О. Спиваковского, член-корр. РАН В.Л. Яковлева, проф. М.В. Васильева, Б.В. Фаддеева, М.Г. Новожилова, В.С. Хохрякова, М.Г. Потапова, Т.И. Томакова, К.Е. Винницкого, В.П. Смирнова, П.П. Бастана, А.Н. Шилина, А.А. Кулешова и др. Отдельные вопросы совершенствования цик¬лично-поточной технологии, связанные с созданием и эффективным исполь¬зованием дробильно-перегрузочных пунктов получили развитие в исследова¬ниях д.т.н. Ю.И. Леля, Б.Н. Тартаковского, М.С. Четверика, С.П. Решетняка, А.В. Юдина, к.т.н. С.А. Бондаря, Г.П. Воробьёва, И.И. Гаврилюка, А.Ю. Дри- женко, А.Г. Сисина, В.С.Пекарского, и др. [1,4,6,114-24,26,27,31, 33,35,37, 38,42-г50,60,64,65,67,1064-108,111-Й 15].
Однако применяемые, в настоящее время стационарные дробильно-перегрузочные пункты (ДШ1) исключают возможность их периодического пе-реноса на нижележащие горизонты, а объем строительно-монтажных работ (СМР) при новом строительстве достигает 70% от общей стоимости. Сроки строительства стационарного ДНИ составляют 2-2.5 года, а срок их эксплуа-тации на одном горизонте 8-10 лет, что предопределяет работу сборочного автотранспорта в нерациональных условиях, так как понижение горных работ приводит к увеличению расстояния доставки горной массы к дробильно¬перегрузочному пункту, что снижает его эксплуатационные показатели и цик¬лично-поточной технологии (ЦПТ) в целом. Эффективность ЦПТ может быть повышена за счет увеличения ее гибкости в зависимости от изменения дина¬мики горных работ, путем применения передвижных дробильно¬перегрузочных установок.
Цель работы. Разработка методики оптимизации параметров пере¬движных дробильно-перегрузочных установок в модульном исполнении и обоснование требований на их проектирование.
Основная идея диссертации заключается в том, что повышение эффективности циклично-поточной технологии на карьерах может быть дос-тигнуто рациональным использованием карьерного пространства при опти-мальном сочетании технологических параметров передвижных дробильно-перегрузочных установок в модульном исполнении.
Объект исследования-система перегрузки автомобильно¬конвейерного транспорта в карьере.
Методы исследований: анализ и обобщение теоретических и экспериментальных исследований, графо-аналитический, математическое мо-делирование с привлечением элементов теории вероятностей, марковских процессов и массового обслуживания, технико-экономический анализ.
Научные положения, защищаемые в диссертации:
1. Эффективность применения циклично-поточной технологии в глубоких карьерах существенно зависит от параметров передвижных дробильно-перегрузочных установок и условий их размещения на временно нерабо¬чих бортах.
2. Оптимальное сочетание параметров оборудования дробильно-перегру-зочных установок и размеров площадок для их размещения на бортах карьеров достигается моделированием вероятностного характера поступ¬ления автосамосвалов, их моделью, схемой маневровых операций автоса¬мосвалов и вместимостью приёмного бункера.
3. При оптимизации технологических параметров передвижных дробильно¬перегрузочных установок в качестве критерия оценки использовать раз¬меры занимаемой в карьере площадки, обеспечивающие при их миними¬зации эффективную работу комплекса циклично-поточной технологии.
Достоверность научных положений, выводов и рекомен¬даций обеспечивается соответствием общепринятым положениям теории и практики открытых горных работ, обоснована теоретическими предпосылка¬ми, базирующимися на основных положениях теории вероятностей, случай¬ных процессов и технико-экономического анализа, а также использованием фактической информационной базы полученной экспериментальными иссле¬дованиями, результатах обработки массива информации по проектированию и эксплуатации комплексов циклично-поточной технологии отечественных и зарубежных карьеров.
Научная новизна заключается в следующем:
1. Установлена целесообразность определения технологических параметров передвижных дробильно-перегрузочных установок в модульном исполне-нии с учётом параметров площадок необходимых для их размещения в карьере.
2 . Разработана методика расчёта параметров площадок для размещения пе-редвижных дробильно-перегрузочных установок в зависимости от вероят¬ностного поступления автосамосвалов на разгрузочную площадку, типа ис¬пользуемых автосамосвалов, схемы маневровых операций и вместимости приёмного бункера.
3 . Определены зависимости площади разгрузочной площадки от её пропуск¬ной способности, с учётом вероятностного поступления автосамосвалов.
4 . Определена зависимость пропускной способности разгрузочной площад-ки в зависимости от количества автосамосвалов обслуживающих дробиль-но-перегрузочную установку.
Практическое значение. Разработанная методика позволяет на стадии проектирования рассчитывать оптимальные значения технологических параметров передвижных дробильно-перегрузочных установок в модульном исполнении, а также разрабатывать рекомендации по конструктивному со¬вершенствованию установок данного типа.
Реализация работы. На основе предложенной методики и в соответствии с конструктивными рекомендациями разработано техническое задание на проектирование и изготовление передвижной дробильно¬перегрузочной установки ДНУ-2000, по которому ПО “Уралмаш” разработана рабочая конструкторская документация. Результаты исследований использо¬ваны при технико-экономическом обосновании применения комплексов ЦПТ с передвижными дробильно-перегрузочными установками на Полтавском ГОКе, при разработке технологического задания на проектирование комплек¬са ЦПТ Первомайского карьера СевГОКа, а также технологического регла¬мента на проектирование комплекса ЦПТ Стремигородского карьера Иршин- ского ГОКа.
Апробация работы. Основные положения диссертационной ра¬боты были изложены и получили одобрение на научно-технических совеща¬ниях в институтах Гипроруда, Южгипроруда, на Полтавском ГОКе, на III Все¬союзной конференции молодых учёных ’’Повышение эффективности горного производства” (г. Свердловск 1986 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции “Повышение эффективности капитальных вложений на глубо¬ких карьерах” (г. Свердловск 1987 г.), международной конференции “Проблемы геотехнологии и недроведения” (г.Екатеринбург 1998 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы, полу¬чено одно авторское свидетельство.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введе-ния, четырех разделов и заключения, изложенных на 117 страницах машино¬писного текста, содержит 40 рисунков, 16 таблиц, список использованных ис¬точников из 128 наименований.

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Развитие открытой добычи полезных ископаемых на современном этапе при отработке глубоких горизонтов карьеров связано с применением циклично-поточной технологии с передвижными дробильно-перегрузочными установками в модульном исполнении. Однако, несмотря на преимущества данной технологии, обоснование целесообразности её применения при разработке проектов ЦПТ связано с трудностями, из-за отсутствия обоснованных методов оптимизации параметров дробильно-перегрузочных установок в модульном исполнении, позволяющих на стадии проектирования
определять их оптимальные параметры и увязывать применение циклично-поточной технологии с передвижными дробильно-перегрузочными уста-новками с общей транспортной системой карьера. Поэтому в результате выполненного исследования решена актуальная научная задача, разработана методика оптимизации технологических параметров дробильно-пере¬грузочных установок в модульном исполнении, а также обоснованы требования на их создание.
В процессе выполнения исследований получены следующие научные и практические результаты:
1. Анализом мирового опыта проектирования и внедрения систем циклично-поточной технологии установлено, что основным направлением дальнейшего развития и совершенствования систем циклично-поточной технологии является, применение в комплексах основного оборудования мобильных дробильных установок на базе конусных и щековых дробилок с различными параметрами приемных отверстий в зависимости от физико-механических свойств скальных пород и руд, гусеничных транспортеров для перемещения модулей дробильных установок, приводных станций конвейеров и т.п. грузоподъемностью до 1000 т. и более, мобильных грузоподъемных средств на пневмоколесном или гусеничном ходу.
2. В условиях роста глубины карьеров, масштабов и темпов ведения в них добычных работ при использовании комплексов циклично-поточной технологии возникает необходимость рационально использовать карьерное пространство. Наиболее полно этим требованиям отвечают комплексы циклично-поточной технологии с передвижными дробильно-перегрузочными установками в модульном исполнении.
1 . Анализ методов по определению основных параметров дробильно-пере-грузочных пунктов: производительность, вместимость приемного бункера, размеры площадок занимаемые дробильно-перегрузочным пунктом в
карьере, позволил установить, что все рассмотренные методы применимы для определения параметров внутрикарьерных перегрузочных пунктов автомобильно-конвейерного транспорта в стационарном исполнении в колодцах с конусными дробилками не предусматривающие переноса на новый концентрационный горизонт, либо со щёковыми дробилками в полустационарном исполнении предусматривающие перенос на новый концентрационный горизонт путём разбора на крупноблочные элементы без использования специально разработанных для этих целей транспортных средств, причём применение рассмотренных методов для определения основных параметров возможно только по отдельности, так как отсутствует единый критерий, ~ позволяющий объективно оценить рациональное соотношение определяемых параметров и соответственно невозможно определить их оптимальные значения. Кроме того, применение данных методов для передвижных дробильно-перегрузочных установок затруднено, так как обусловлено ограничениями, связанными с большим количеством возможных вариантов конструктивного исполнения.
4. Обоснована целесообразность определения технологических параметров передвижных дробильно-перегрузочных установок в модульном исполнении с учётом параметров площадок необходимых для их размещения в карьере, с целью уменьшения дополнительного разноса борта или консервации запасов.
5. Разработан метод расчёта параметров площадок для размещения передвижных дробильно-перегрузочных установок в зависимости от вероятностного поступления автосамосвалов на разгрузочную площадку; модели используемых автосамосвалов, схемы маневровых операций, вместимости приёмного бункера и габаритных размеров модулей установки. Получены зависимости площади разгрузочной площадки от её пропускной способности, с учётом вероятностного поступления автосамосвалов, а также
закономерность изменения пропускной способности разгрузочной площадки от количества автосамосвалов обслуживающих дробильно-перегрузочную установку.
6. Определены рациональные параметры модуля дробилки в зависимости от типа используемой дробилки крупного дробления, обеспечивающие возможность его переноса по карьерным автодорогам без дополнительных монтажно-демонтажных работ в карьере.
7. Разработаны требования к проектированию передвижных дробильно-перегрузочных установок в модульном исполнении для комплексов циклично-поточной технологии, позволяющие конструировать установки в зависимости от компоновочной схемы, принятой с учётом необходимых параметров площадок для размещения в карьере на концентрационном горизонте, количества и размеров отдельных модулей с высокой степенью заводской готовности, что позволяет избежать дополнительных строительно-монтажных работ непосредственно в карьере.
8. Результаты диссертационной работы использованы при разработке технического задания на передвижную дробильно-перегрузочную установку ДНУ-2000, производительностью 2000 м3/ч, по которому ПО »Уралмаш» разработана рабочая конструкторская документация.
9. С появлением опыта эксплуатации дробильного оборудования в составе дробильно-перегрузочных пунктов непосредственно в карьере изменил существовавшее ранее представление о конструкции дробильно-пере-грузочных установок. Теперь не представляется обязательным применение мощных фундаментов, размещать технологическое оборудование в подземных выработках либо в специальных зданиях. Однако столь же очевидным стало и другое обстоятельство - необходимо, что бы входящее в состав ДПУ оборудование, обеспечивало надежную и эффективную работу независимо от времени года, климатических условий и свойств горной
массы, режимом эксплуатации должна быть предусмотрена круглосуточная работа, а время перемещения и монтажа на новом концентрационном горизонте должно быть сведено к минимуму и не сдерживало работу транспортной системы карьера.